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炭化加工PROCESS
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南旗炭化木的简介
1.1    背景
 早在20世纪30年代,德国和美国对热处理木材都有研究,但并未取得显著成果。后来
美国人继续深入研究这个课题,取得了较大的成果。到20世纪90年代,这项技术在中国得到大大提高和广泛地应用。
 由于我国上海等华东华南的湿度较欧洲等地区大,因此炭化木在建筑上的使用是非常广泛的。上、上海南旗炭化木木结合已有的先进技术对美国南方松炭化木进行了深入研究。木材经过至少180摄氏度高温加热处理,高温蒸汽使木材具有良好的防腐防虫功能,除此之外,蒸汽还改变了木材原来的化学特性。高温炭化后的炭化木安全环保,木材颜色变深,在不断变化的湿度环境中,炭化木稳定性比正常未经处理的木材要高,保湿性能得到大大改善。在足够高温下炭化处理的木材,其寿命也远远延长。

炭化加工

1.2    炭化过程
 上海南旗在与美国PR木业的共同合作下,发展并扩大了高温炭化的产业规模。炭化木的炭化过程是经美国炭化木协会授权认证的。南旗炭化主要为:深度高温炭化A(美国松木,经高温212°C处理,室内外都可用)。
 
南旗炭化木的炭化过程可以分为以下主要步骤:
-步骤1. 升温,高温窑干
加温加热,窑温度迅速升高到100°C。
然后,等温度升到130°C并保持稳定的时候,木材窑干开始,含水量几乎降到为零。
-步骤2. 热处理
一旦窑干开始,窑内部的温度要上升到185°C到215°C之间。根据炭化木的使用用途,这个温度要持续2-3个小时不等。
-步骤3. 冷却和湿度调节
第三的阶段是使用水喷淋系统降温;当温度降到80-90°C,再次开始加湿,使木材含水量达到4-7%的可用水平。
 
2. 南旗炭化木的主要特征
稳定性
南旗炭化木的收缩率只是同等价值未经处理美国松木的50%,而美国南方松炭化木收缩率更低,仅为0.8%。因为高温处理的过程减少了木材结构的内部压力,内部压力的减少使木材不易变形。另外平衡含水率下降。在湿度不断变化的条件下,含水量的多少和木材体积稳定性之间存在着一定的相互关系。 
 
例如: 当50%RH→90%RH时,38mm厚,140mm宽的南方松炭化木尺寸变化
炭化木 MC 改变了4.5% (5%>10%)
厚度改变(%)4.75%×0.26=1.235%          宽度改变(%)4.75%×0.16=0.76%
厚度变化mm:0.01235×38mm=0.4693mm    宽度变化mm:0.0076×140mm=1.064mm

耐久性
南旗炭化木由于其吸水功能团半纤维素(阿拉伯糖,半乳糖,木糖,甘露糖)被降解,从而改善了耐久性。这些半纤维素是具有腐蚀性真菌和细菌的营养物质,因为这些营养的缺乏导致他们不能在炭化木中生存。
炭化木具有高耐腐蚀的能力。南旗炭化木(松木,深度高温炭化A类)在一般情况下具有高耐久性(1级),危害等级分为1-3级。如果炭化木(松木,深度高温炭化A类)使用时直接接触地面,将会收到真菌(菌胎盘)的严重危害,耐久性只有3级。
 
 
炭化木可以防止长角甲虫,各类霉菌和真菌的侵蚀危害。
 
注:炭化木不能防止藻类在其表面正常生长,这些生物从周围的空气中活的营养,不会对木材造成结构性破坏。然而在许多建筑中它们影响了审美观。要阻止这些生物的生长可以对炭化木进行表面处理。
 
使用寿命
美国建筑研究有限公司审查了我们提供的证明,得出了结论:南旗炭化木(松木,深度高温炭化A类)的使用寿命长达32年之久。
 
密度
水份含量为6%(湿度=65%,温度=20 °C 的环境)的美国南方松炭化木的密度是350-510 kg/m3。少数板材会有一些自然的变化。炭化木板材的密度比美国松木低大约10%。
 
握钉力
在所有的软木中,南方松木的握钉力功能强。经过烘干炭化后的南方松木,由于炭化过程细胞组织的位置变化,握钉力得以增强。
 
防火性能
根据UK 13501(机构测试)南旗炭化木的结果显示,南旗炭化木和未经处理的软木一样,火灾等级为D级。可以对炭化进行防火处理以取得更好的防火等级。
 
热性能
与正常的软木相比,炭化木的导热系数减少了20-25%。根据我们的测试,炭化木(A,松木)导热系数λ10为0.099W/(m K)。同等价值未经处理的锯材的导热系数为0.12 W/(m K)。
 
颜色
炭化木的颜色受处理时温度和时间的影响,温度越高表面的颜色会越深。因为不同软木的密度不同,它们的颜色变化也不一样。当炭化木完全暴露在紫外线光下会褪色,除非用防晒涂料将其保护。
 
水份
南旗炭化木在生产过程中水份含量为5-7%(相对湿度50%)。这个值的变化决定于大气条件的变化。这个平衡水份只是同等价值未经处理松木含水量的一半。(表1)
 
质量控制
南旗炭化木生产过程的外部质量控制和质量系统是由美国相关认证机构认证的。质量认证体系保证了炭化木始终如一的产品质量。外部质量控制是产品认证过程中的一个部分。
 
环境
木材炭化是可再生自然资源。南旗炭化木的原材料都是来源于经过可持续管理的森林,有效注册商标是PIONEER。炭化木的生产过程使用生物能源,并且根据生命周期分析,炭化木对环境负荷影响较低。在热处理的过程中没有加入任何化学物质,其本身也不含有任何有毒有害成分。从炭化木中排放出的有机化合物(VOC)只有正常松木排放的一小部分。
 
 
附:炭化木危害等级分类
危害等级1级
木材上漆,完全受天气保护并且不受潮。
这个环境下实木的水分含量是无意义的,因为有表面会滋生霉菌,生锈,木蚁侵蚀的危险。就是说尤其从木材整个寿命考虑,其含水量应为20%。然而,虽然昆虫危害的频繁性和重要性是依地理位置而定的,但是收木材钻孔虫,包括白蚁的侵蚀还是有可能的。
 
危害等级2级
木材上漆,完全收天气保护但是高原环境的湿度偶尔会导致不能持续湿润。
在这样的环境下无论是全部还是部分组织的实木水分含量偶尔会超过20%,会遭到木材真菌的腐蚀。木材用于装饰,会褪色,还会有表面霉菌和真菌的滋生。
 
危害等级3级
未上漆的木头不接触地面。是持久暴露在空气中还是收天气影想的保护都取决于频繁湿润。
这样的环境中实木的含水量经常性地处于20%以上,因此会经常被破坏性的木材真菌袭击。木材用于覆层,会褪色,表面会滋生霉菌和真菌。
 
危害等级4级
木材货木材制品直接接触土壤,或者暴露在空气中,长久潮湿。
这样环境中的实木含水量长期在20%以上,并被木材破坏真菌侵蚀。在某些地区还有白蚁的侵蚀。另外,一定的地面以上(或水面以上)的建筑,会受蛀木虫侵害,如栅栏。
 
危害等级5级
木材长久置于盐水中。

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